AT396429B - HEART PACEMAKER - Google Patents

Description

AT396429BAT396429B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Herzschrittmacher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere auf einen elektrischen Herzstimulator, der rieh auch dazu eignet, einen nicht regelmäßigen Herzschlag, d. h. einen nicht regelmäßigen Herzzyklus, zu erkennen und durch geeignete Stimulation entsprechend der Art und Natur der vorliegenden anhythmischen Störung einzugreifen.The invention relates to a pacemaker according to the preamble of claim 1, in particular to an electrical heart stimulator, which is also suitable for a non-regular heartbeat, i.e. H. a non-regular cardiac cycle, to be recognized and to intervene by suitable stimulation in accordance with the type and nature of the present anhythmic disturbance

Es sind zahlreiche Herzschrittmacher bekannt, die unregelmäßigen Herzschlagrhythmen entgegenwirken können. Diese bekannten Vorrichtungen umfassen einfache asynchrone Herzschrittmacher sowie verschiedene Typen von komplizierten Demand-Herzschrittmachem, also sogenannte bedarfsgeregelte Schrittmacher. Asynchrone Herzschrittmacher erzeugen nur frequenzstabile oder festfrequente Impulse und sind im allgemeinen nicht mit der eigenen Herzschlagzahl synchronisiert. Die sogenannten bedarfsgesteuerten Herzschrittmacher bleiben inaktiv, solange die Herzaktivität normal ist Sie umfassen aber eine Sensoreinrichtung zur Feststellung, ob noch ein normaler Herzschlag vorhanden ist und erzeugen künstliche stimulierende Schlagimpulse zu einem geeigneten Zeitpunkt des Herzschlagzyklus, um dadurch einen beinahe normalen Rhythmus zu erhalten. Derartige Demand-Schrittmacher sind aber sehr komplex und kompliziert, vor allem im Hinblick auf die integrierte Mikroelektronik, welche hoch-komplexe Schaltkreise mit geringer physikalischer Größe und niedrigem Energieverbrauch verwendet Die Herzaktivität kann sowohl im Atrium (Vorhof) als auch im Ventrikel (Herzkammer) gemessen werden, um eine Stimulation im Bedarfsfälle zu ermöglichen, und zwar entweder im Atrium oder im Ventrikel oder in beiden. Diese Stimulation wird zu einem geeigneten Zeitpunkt duichgefiihrt, um den normalen Herzrhythmus nachzuahmen. Solche Herzschrittmacher werden im allgemeinen bei der Behandlung verschiedener Typen des Herzblocks und der Bradycardie verordnetNumerous pacemakers are known which can counteract irregular heartbeat rhythms. These known devices include simple asynchronous pacemakers and various types of complex demand pacemakers, so-called demand-controlled pacemakers. Asynchronous pacemakers only generate frequency-stable or fixed-frequency pulses and are generally not synchronized with your own heart rate. The so-called demand-controlled pacemakers remain inactive as long as the cardiac activity is normal. However, they comprise a sensor device for determining whether a normal heartbeat is still present and generate artificial stimulating beat impulses at a suitable point in time of the heartbeat cycle, in order to thereby maintain an almost normal rhythm. Demand pacemakers of this type are, however, very complex and complicated, especially with regard to the integrated microelectronics, which use highly complex circuits with a small physical size and low energy consumption. Heart activity can be measured both in the atrium (atrium) and in the ventricle (ventricle) to provide stimulation when needed, either in the atrium or in the ventricle, or both. This stimulation is performed at an appropriate time to mimic the normal heart rhythm. Such pacemakers are generally prescribed in the treatment of various types of heart block and bradycardia

Ein weitem* bekannter, aber weniger gebräuchlicher Stimulator ist so konzipiert, daß er zwischen einer normalen hohen Herzschlagzahl entsprechend einer physikalischen oder emotionalen Aktivität (physiologische Tachycardie; Herzjagen) und einer abnorm hohen Herzschlagzahl unterscheiden kann, die nicht auf einer physiologischen Bedarfslage basiert (pathologische Tachycardie). Pathologische Tachycardien resultieren aus einer unzureichenden Herzpumpleistung und können oft zu einer tödlichen Herz-Fibriliation, d. h. einem tödlichen Heizflimmem führen.A widely known but less common stimulator is designed to distinguish between a normal high heart rate corresponding to physical or emotional activity (physiological tachycardia; heart chasing) and an abnormally high heart rate that is not based on a physiological need (pathological tachycardia ). Pathological tachycardias result from inadequate cardiac output and can often lead to fatal cardiac fibrillation, i.e. H. a fatal heating flare.

Herzschrittmacher gegen Herzjagen oder Tachycardie werden mit einigem Erfolg zur Behandlung supraventrikulärer Tachy-Rhythmusstörungen eingesetzt, die nicht auf Medikamente ansprechen. Ventrikuläre Tachycardien (Herzjagen) und Herzflimmem (Heizrhythmusstörungen; Fibrillation) sind sehr viel schwieriger durch einen Schrittmacher-Algorithmus zu diagnostizieren, wobei selbstverständlich ein Fehler in der Diagnose für den Patienten fatal sein kann. Dies gilt insbesondere für eine Situation, bei der eine falsche Diagnose bei einem Patienten gestellt wird, der einen implantierten automatischen Herzschrittmacher zur Bekämpfung der Tachycardie oder einer Fibrillation, also zur Bekämpfung einer Herzrhythmusstörung trägt. Dies kann dazu führen, daß eine Folge von hochenergetischen Schrittmacherimpulsen für eine Defibrillation an einen Patienten in völlig ungeeigneter Weise abgegeben wird. Wenn aber ein Defibrillations-hnpuls oder eine Impulsfolge zu einem Zeitpunkt abgegeben wird, zu dem kein entbrechender Bedarf beim Patienten besteht, so ist dies für den Patienten in hohem Maße beunruhigend, abgesehen vom unnützen hohen Batterieverbrauch. Wenn ein Impuls oder eine Impulsfolge oder ein Impulsmuster zur Bekämpfung der Tachycardie abgegeben wird und in eine "anfällige" Periode fällt (Refiaktärperiode), so kann dies sogar eine ventrikuläre Tachycardie oder Fibrillation auslösen.Cardiac pacemakers or tachycardia are used with some success to treat supraventricular tachy rhythm disorders that do not respond to medication. Ventricular tachycardia (rapid heartbeat) and fibrillation (irregular heartbeat; fibrillation) are much more difficult to diagnose using a pacemaker algorithm, although an error in the diagnosis can of course be fatal to the patient. This applies in particular to a situation in which an incorrect diagnosis is made in a patient who wears an implanted automatic pacemaker to combat tachycardia or fibrillation, that is to say to combat a cardiac arrhythmia. This can result in a sequence of high energy pacemaker pulses being delivered to a patient in a totally inappropriate manner for defibrillation. If, however, a defibrillation pulse or a pulse sequence is delivered at a point in time when there is no need for the patient to escape, this is extremely worrying for the patient, apart from the uselessly high battery consumption. If a pulse or pulse train or pulse pattern is delivered to combat tachycardia and is converted into a " vulnerable " Period falls (refractory period), this can even trigger ventricular tachycardia or fibrillation.

Im bekannten System stehen die in den Algorithmen herangezogenen und benötigten Faktoren zur Diagnose der Tachy-Rhythmusstörungen in Beziehung zu dem elektrischen Signal des Herzens. Typischerweise umfaßten sie die R-WeUen-Frequenz, das Zeitintervall, in dem der Anstieg der Frequenz stattfindet und die QRS-Dauer. Jeder dieser Faktoren kann durch innere oder äußere Einflüsse gestört werden, z. B. durch ein Myopotential, elektromagnetische Interferenzen usw. Somit besteht ein Bedarf an einem Herzschrittmacher gegen Tachy-Rhythmusstörungen, der genauer zwischen einer physiologischen und einer pathologischen Tachycardie unterscheiden kann.In the known system, the factors used and required in the algorithms for diagnosing the tachy rhythm disorders are related to the electrical signal of the heart. Typically, they included the R-WeUen frequency, the time interval in which the frequency increase occurred, and the QRS duration. Each of these factors can be disturbed by internal or external influences, e.g. B. by a myopotential, electromagnetic interference, etc. Thus, there is a need for a pacemaker against tachy rhythm disorders that can more accurately distinguish between a physiological and a pathological tachycardia.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher die zuverlässige Ermittlung des Beginns einer pathologischen Tachycardie und der Start eines Herzschrittmacher-Generators möglich ist, sobald eine dem tatsächlichen Zustand des Patienten nicht entsprechende hohe Herzschlagzahl festgestellt wird. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erwähnten Merkmalskombinationen. Hiebei wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Impulsmuster oder eine Impulsfolge zur Beruhigung des Heizens erzeugt, um die Herzschlagzahl des Patienten in einen sicheren Bereich zurückzuführen, der den Stoffwechselbedingungen des Patienten zur jeweils vorliegenden Zeit entsprichtThe invention has for its object to provide a device with which the reliable determination of the beginning of a pathological tachycardia and the start of a pacemaker generator is possible as soon as a high heartbeat number which does not correspond to the actual condition of the patient is determined. The invention solves this problem by the combinations of features mentioned in the claims. A pulse pattern or a pulse sequence for calming the heating is generated by the device according to the invention in order to return the patient's heart rate to a safe range which corresponds to the metabolic conditions of the patient at the present time

Die Erfindung geht hiebei von der Erkenntnis aus. daß die physiologische Zunahme der Herzschlagzahl immer mit einer entsprechenden Verkürzung der pre-ejection-period einhergeht (welche im folgenden mit "PEP" bezeichnet wird), und daß daher immer sicher ermittelt werden kann, daß - wenn immer eine schnelle Pulsfrequenz mit relativ langer PEP-Dauer vorhanden ist - die Schlagzahl durch eine nicht-physiologische Tachycardie sondern durch eine paroxysmale ventrikuläre oder supraventrikuläre Tachycardie entsprechend dem "Re-entry-Mechanismus" hervorgerufen wurde. Die gleichzeitige Messung der Herzschlagzahl und der PEP-Dauer erlaubt deshalb die Unterscheidung zwischen einer abnormen supraventrikulären Tachycardie und einer physiologischen Sinustachycardie, die während physikalischer Belastung oder einer anderen Situation auftritt, in der Catecholamine in den Blutstrom abgegeben werden. -2-The invention is based on knowledge. that the physiological increase in the number of heartbeats always goes hand in hand with a corresponding reduction in the pre-ejection period (which is referred to below as "PEP"), and that it can therefore always be determined with certainty that - whenever a fast pulse frequency with a relatively long time PEP duration is present - the number of strokes by a non-physiological tachycardia but by a paroxysmal ventricular or supraventricular tachycardia according to the " re-entry mechanism " was caused. The simultaneous measurement of the heartbeat number and the PEP duration therefore makes it possible to distinguish between an abnormal supraventricular tachycardia and a physiological sinus tachycardia, which occurs during physical exertion or another situation in which catecholamines are released into the bloodstream. -2-

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Darüber hinaus gibt das gemeinsame Vorhandensein einer schnellen mechanischen Pulsfrequenz zusammen mit einer schnellen QRS-Rate eine Information, wodurch die automatische Diagnose der Tachy-Rhythmus-störung entscheidend verbessert werden kann. Wenn zum Beispiel zu dem Zeitpunkt, zu dem eine schnelle elektrische Aktivität auftritt, kein Puls besteht, so ist dies ein Indikator für das Vorhandensein von ventrikulärer S Fibrillation. Falls der mechanische Puls hoch ist und die QRS-Rate ebenso hoch ist, bedeutet dies eine geringere Wahrscheinlichkeit dafür, daß elektrische Störungen involviert sind.In addition, the presence of a fast mechanical pulse rate together with a fast QRS rate provides information which can significantly improve the automatic diagnosis of the tachy rhythm disturbance. For example, if there is no pulse at the time of rapid electrical activity, this is an indicator of the presence of ventricular S fibrillation. If the mechanical pulse is high and the QRS rate is also high, this means that there is less likelihood that electrical interference will be involved.

Wie in der US-PS 4 719 921 beschrieben ist, auf deren Offenbarungsgehalt in vollem Umfange Bezug genommen wird, ist es bekannt, daß die PEP ein guter Indikator für die sympathische Aktivität des Herzens ist. Die direkte Aktion der Sympathikus-Nerven auf das Heiz verursacht eine Beschleunigung der Schlagzahl ebenso 10 wie eine gleichzeitige Zunahme der Kontraktionskraft. Das gleiche gilt für die Wirkung der Catecholamine, die auf Grund des zunehmenden Sympathikus-Tonus der Nebennieren freigegeben werden. Es ist bekannt, daß es eine enge Parallelität zwischen der normalen Vorhof-Antwort auf Catecholamine und dem Sympathikus-Tonus und der Dauer des PEP gibt. Es wurde gezeigt, daß sowohl dynamische als auch isometrische Belastungen zu einer Verkürzung der PEP-Dauer führen. Wenn die Herzschlagzahl auf Grund anderer als einer physikalischen 15 Anstrengung zunimmt und nicht durch eine Sympathikus-Aktion oder eine Freigabe von Catecholaminen vermittelt wird, so tritt keine entsprechende Verkürzung der PEP-Dauer auf. Dies kann dadurch gezeigt werden, daß ein Patient Vorhof- oder Herzkammer-Schrittmacherimpulsen ausgesetzt wird, wenn er sich in Ruhe befindet, so daß eine künstliche Zunahme der Herzschlagzahl bei einer PEP-Dauer festzustellen ist, die im wesentlichen in ihr»- Länge konstant bleibt. 20 Somit kann durch die Beobachtung der Pulsschlagzahl und der PEP-Dauer eine pathologische und physiologische Tachycardie leicht unterschieden werden. Wenn zum Beispiel festgestellt wird, daß die schnell ansteigende Pulsfrequenz von einer sich verkürzenden PEP-Dauer begleitet wird, so kann eine physiologische Tachycardie angenommen werden. Wenn jedoch ein Anstieg der Pulsfrequenz über ein vorbestimmtes Referenzniveau hinaus ansteigt und von einer konstanten PEP-Dauer begleitet wird, so weist dies auf eine 25 pathologische Tachycardie hin. Eine nicht ordnungsgemäße hohe R-Wellenrate mit nicht meßbarem mechanischem Puls zeigt eine ventrikuläre Fibrillation an.As described in U.S. Patent 4,719,921, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety, it is known that PEP is a good indicator of sympathetic activity of the heart. The direct action of the sympathetic nerves on the heating causes an acceleration in the number of strokes as well as a simultaneous increase in the force of contraction. The same applies to the effect of the catecholamines, which are released due to the increasing sympathetic tone of the adrenal glands. It is known that there is a close parallel between the normal atrial response to catecholamines and sympathetic tone and the duration of PEP. It has been shown that both dynamic and isometric loads lead to a reduction in the PEP duration. If the number of heartbeats increases due to an effort other than physical exertion and is not mediated by a sympathetic action or the release of catecholamines, there is no corresponding reduction in the PEP duration. This can be demonstrated by exposing a patient to atrial or ventricular pacing pulses while at rest, so that there is an artificial increase in heartbeat at a PEP duration that remains substantially constant in length . 20 A pathological and physiological tachycardia can thus be easily distinguished by observing the pulse rate and the PEP duration. For example, if it is found that the rapidly increasing pulse rate is accompanied by a shortening PEP duration, a physiological tachycardia can be assumed. However, if an increase in the pulse rate rises above a predetermined reference level and is accompanied by a constant PEP duration, this indicates a pathological tachycardia. An improperly high R-wave rate with an unmeasurable mechanical pulse indicates ventricular fibrillation.

Die Zuverlässigkeit der Diagnose der pathologischen Tachycardie kann dadurch verbessert werden, daß der Anstieg der Herzfrequenz in dem Detektions-Algorithmus mit berücksichtigt wird. Im normalen Sinus-Rhythmus würde man nicht erwarten, daß sich eine stabile Vorhof-Fibrillation oder ein allgemeiner Anstieg der 30 Herzfrequenz, wie sie unter Belastung stattfindet, bei einem Vergleich an zwei nur um wenige Sekunden versetzt zueinander liegenden Zeitpunkten wesentlich unterscheiden. Zum Beispiel sollte die Summe von 10 R-R Zykluslängen ähnlich zu einer anderen Summe von 10 R-R Zykluslängen sein, wenn diese nur wenige Sekunden später gemessen worden sind. Wenn die Differenz größer ist als ein vorbestimmter Prozentsatz, so impliziert dies, daß ein plötzlicher Wechsel aufgetreten ist. Falls ein solcher plötzlicher Wechsel nicht durch eine ähnliche 35 entsprechende Verkürzung der Länge der PEP begleitet wird, so kann der plötzliche Beginn einer pathologischenThe reliability of the diagnosis of pathological tachycardia can be improved by taking the increase in heart rate into account in the detection algorithm. In normal sinus rhythm, one would not expect that stable atrial fibrillation or a general increase in heart rate, such as that which occurs during exercise, would differ significantly when comparing two points in time that are only a few seconds apart. For example, the sum of 10 R-R cycle lengths should be similar to another sum of 10 R-R cycle lengths if they were measured just a few seconds later. If the difference is greater than a predetermined percentage, it implies that a sudden change has occurred. If such a sudden change is not accompanied by a similar 35 corresponding reduction in the length of the PEP, the sudden onset of a pathological

Tachycardie diagnostiziert werden und eine herzunterstützende Schlaganregung kann begonnen werden. Die Synchronisation der Schlagimpulse mit den R-Wellen wird in konventioneller bekannter Weise ausgefiihrtTachycardia can be diagnosed and cardiac stimulation can be started. The synchronization of the beat pulses with the R-waves is carried out in a conventionally known manner

Zusammenfassend kann festgehalten werden, daß zur einsetzenden Herzschlagunterstützung die folgenden Bedingungen erfüllt sein müssen: 40 1. plötzlich beginnende Tachycardie; 2. ein gleichmäßiger schneller mechanischer Puls muß vorhanden sein; 3. ctie Tachycardie darf nicht von einer proportionalen Verkürzung des PEP-Intervalls begleitet sein.In summary, it can be stated that the following conditions must be met for the onset of heartbeat support: 40 1. Suddenly starting tachycardia; 2. there must be a steady, fast mechanical pulse; 3. ctie Tachycardie must not be accompanied by a proportional shortening of the PEP interval.

Wenn anderseits die plötzlich einsetzende Tachycardie und ebenso der Rückgang bzw. der Verlust des vorher existierenden mechanischen Pulsschlages festgestellt weiden, so wird dadurch die ventrikuläre Fibrillation 45 angezeigt, wobei durch den implantierten Stimulator ein Defibrillations-Schock abgegeben wird.If, on the other hand, the sudden onset of tachycardia and also the decline or loss of the previously existing mechanical pulse beat are determined, then ventricular fibrillation 45 is indicated, a defibrillation shock being delivered by the implanted stimulator.

Erfindungsgemäß ist der künstliche elektronische Heiz-Stimulator so ausgeführt, daß er Tachy-Rhythmus-störungs-Phasen erkennen und zwischen physiologischer Tachycardie, pathologischer Tachycardie und ventrikulärer Fibrillation unterscheiden kann, wobei er die geeignete Stimulation zur Durchführung einer Cardio-version oder - wenn notwendig - einer Defibrillation durchführen kann. 50 Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. Hiebei zeigt Fig. 1 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispieles und Fig. 2 ein Blockdiagramm einer alternativ»! Ausführungsform.According to the invention, the artificial electronic heating stimulator is designed in such a way that it can recognize tachy rhythm disturbance phases and distinguish between physiological tachycardia, pathological tachycardia and ventricular fibrillation, whereby it can use the appropriate stimulation to carry out a cardio version or - if necessary - defibrillation. 50 Further advantages, details and features of the invention result from the following description of the invention using exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the drawing. 1 shows a block diagram of a first exemplary embodiment and FIG. 2 shows a block diagram of an alternative »! Embodiment.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist in ein Heiz (10) eine Multi-Elektrode mit einem eine Meßleitung 55 eines integrierten Schrittmachers bildenden Kabel (12) eingeführt. Das Kabel (12) führt durch die obere Hohlvene (vena cava superior) und durch den rechten Herzvorhof (rechtes Atrium) in die rechte Herzkammer (rechten Ventrikel) und hat am distalen Ende eine Spitzenelektrode (14), die im rechten Apex angeordnet ist Eine proximal gelegene indifferente Elektrode (15) ist außerhalb des Herzens angeordnet. Das mehradrige Kabel (12) umfaßt ferner zwei zwischen den Elektroden (14), (15) liegende Ringelektroden (16), (18), die in in 60 Längsrichtung des Kabels gemessenem Abstand voneinander so angeordnet sind, daß jede von ihnen in der rechtenIn the embodiment according to FIG. 1, a multi-electrode with a cable (12) forming a measuring line 55 of an integrated pacemaker is inserted into a heater (10). The cable (12) leads through the superior vena cava (superior vena cava) and through the right atrium (right atrium) into the right ventricle (right ventricle) and has a tip electrode (14) at the distal end, which is arranged in the right apex the proximal indifferent electrode (15) is located outside the heart. The multi-core cable (12) further comprises two ring electrodes (16), (18) lying between the electrodes (14), (15), which are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the cable such that each of them is in the right one

Heizkamm»' zu liegen kommt. -3-Heizkamm »'comes to rest. -3-

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Die Gesamtheit der im Kabel (12) verlaufenden Leiter ist mit (20) bezeichnet. Diese Leiter schaffen eine Verbindung zwischen den Elektroden und einem mit strichlierten Linien dargestellten implantierbaren Stimulator (22).The totality of the conductors running in the cable (12) is designated by (20). These conductors create a connection between the electrodes and an implantable stimulator (22) shown with dashed lines.

Der Stimulator (22) kann Rhythmusstörungen erkennen und umfaßt einen ersten Meß- oder Sensorverstärker (24), dessen Eingang mittels einer Leitung (26) mit der Spitzenelektrode (14) des Kabels (12) verbunden ist Der Meß· oder Sensorverstärker (24) kann somit den vom Herzschlag herrührenden QRS-Komplex erkennen und verstärken. Der Ausgang dieses Verstärkers (24) ist mit einem PuLsfrequenzdetektor (25) verbunden, der das R-R-Intervall in einen Frequenzwert (Rj) überträgt. Diese gemessene Herzfrequenz wird dann mit einer vorbestimmten Referenzfrequenz (R2) mittels eines Komparators (28) verglichen, in welchem der Wert (R2) willkürlich als Indikator vor das Vorhandensein einer Tachycardie herangezogen wird. Wird festgestellt, daß die gemessene Frequenz (Rj) größer ist als die Referenzfrequenz (R2), dann wird ein Signal zur teilweisen Aktivierung eines UND-Gliedes (30) erzeugt. Dieses Freigabesignal ist nur bei einer übermäßig hohen ventrikulären Frequenz aktiv, die entweder physiologische oder pathologische Ursachen haben kann. Deshalb muß eine Einrichtung vorgesehen sein, um festzustellen, ob die hohe Herzschlagfrequenz pathologische Ursache hat oder nicht Im ersteren Fall wird die Zuschaltung des Stimulators erforderlich, um die Herzfrequenz auf einen sicheren Wert zurückzuführen.The stimulator (22) can detect rhythm disturbances and comprises a first measuring or sensor amplifier (24), the input of which is connected via a line (26) to the tip electrode (14) of the cable (12). The measuring or sensor amplifier (24) can thus recognize and strengthen the QRS complex originating from the heartbeat. The output of this amplifier (24) is connected to a pulse frequency detector (25) which transmits the R-R interval into a frequency value (Rj). This measured heart rate is then compared with a predetermined reference frequency (R2) by means of a comparator (28) in which the value (R2) is arbitrarily used as an indicator of the presence of a tachycardia. If it is determined that the measured frequency (Rj) is greater than the reference frequency (R2), then a signal for the partial activation of an AND gate (30) is generated. This release signal is only active at an excessively high ventricular rate, which can have either physiological or pathological causes. Therefore, a device must be provided to determine whether the high heartbeat rate has a pathological cause or not. In the former case, the activation of the stimulator is required in order to return the heart rate to a safe value.

Um die Diagnose einer pathologischen Tachycardie zu bestätigen, umfaßt der Stimulator (22) einen Schaltkreis (32) zur Erkennung und Messung der pre-ejection-period (PEP) des Herzens. Es sind verschiedene Ausführungsformen eines solchen einen PEP-Detektor bildenden Schaltkreises (32) möglich. Die Ausfiihrungs-form nach Fig. 1 basiert auf der Verwendung eines im Herzen angeordneten Impeidanz-Meßinstrumentes, welches ein Hochfrequenzsignal über die Leiter (26), (38) zur Spitzenelektrode (14) und der proximalen Ringelektrode (16) des Kabels (22) leitet Hiedurch fließt ein Strom durch das in der rechten Herzkammer befindliche Blut Die beim Ein- und Ausfließen des Blutes auftretenden Spannungsänderungen zwischen den Elektroden (16), (18) werden gemessen und über die Leiter (36), (38) dem PEP-Detektor-Schaltkreis (32) zugeführt. Aus der US-PS 4 773 401 gehen Vorrichtungen hervor, mit welchen die PEP-Zeitdauer oder ein vorbestimmter Bruchteil davon mit Hilfe der Impedanz genau gemessen werden kann.In order to confirm the diagnosis of a pathological tachycardia, the stimulator (22) comprises a circuit (32) for detecting and measuring the pre-ejection period (PEP) of the heart. Various embodiments of such a circuit (32) forming a PEP detector are possible. The embodiment according to FIG. 1 is based on the use of an impedance measuring instrument which is arranged in the heart and which transmits a high-frequency signal via the conductors (26), (38) to the tip electrode (14) and the proximal ring electrode (16) of the cable (22). conducts a current through the blood in the right ventricle of the heart The voltage changes between the electrodes (16), (18) that occur when the blood flows in and out are measured and via the conductors (36), (38) to the PEP detector -Circuit (32) supplied. US Pat. No. 4,773,401 discloses devices with which the PEP time period or a predetermined fraction thereof can be measured precisely with the aid of the impedance.

Aus Experimenten an vielen Patienten im Belastungszustand ist bekannt daß eine direkte Korrelation zwischen der PEP-Periode und der R-R-Zykluslänge besteht und daß mit zunehmender Herzfrequenz eine entsprechende Verkürzung der PEP-Dauer eintritt Die Formel PEP=(cl+84) x 0,2 drückt ziemlich genau diese Beziehung aus. Aus dieser Formel kann auch ersehen werden, daß bei einer Verkürzung der PEP-Dauer um 1 ms eine ungefähre Verkürzung der R-R-Zykluslänge um 5 ms eintrittIt is known from experiments on many patients in a stressful state that there is a direct correlation between the PEP period and the RR cycle length and that the PEP duration decreases correspondingly with increasing heart rate. The formula PEP = (cl + 84) x 0.2 pretty much expresses this relationship. It can also be seen from this formula that if the PEP duration is shortened by 1 ms, the R-R cycle length is approximately shortened by 5 ms

Weiterhin ist unter Bezugnahme auf Fig. 1 ersichtlich, daß einem Schaltkreis (40) als Eingangssignal eine ventrikuläre Frequenz (Rj) vom Pulsfrequenzdetektor (25) zugeführt wird, um die PEP-Dauer basierend auf der gemessenen Zykluslänge unter Verwendung der oben erwähnten Formel zu berechnen und so einen korrigierten PEP-Wert für diese Frequenz zu erhalten. Dieser Wert wird in einem Komparator (42) mit dem im Schaltkreis (32) gemessenen aktuellen PEP-Wert verglichen. Der Komparator (42) gibt ein Ausgangssignal an eine Leitung (44) ab, wenn die gemessene PEP die erwartete PEP übersteigt Dadurch zeigt der Komparator (42), ob der gemessene PEP-Wert für die laufend gemessene Herzfrequenz angemessen ist Ist dies nicht der Fall, so wird an das UND-Glied (30) ein zweites Eingangssignal angelegt Somit wird das UND-Glied (30) aktiviert, wenn festgestellt wird, daß die gemessene Herzfrequenz einen vorbestimmten Referenzwert übersteigt und zugleich die PEP länger ist als die korrigierte PEP für diese Frequenz. Sind beide diese Bedingungen erfüllt so wird ein Signal an einen Impulsgenerator (46) abgegeben, der Stimulierungsimpulse erzeugt, die über die Spitzenelektrode (14) der Herzkammer zugeführt werden und dadurch die Herzschlagfolge beeinflussen. Dadurch wird versucht das Heiz zu beruhigen und die Herzfrequenz wieder auf jene Frequenz zurückzuführen, die dem Grad der physiologischen Aktivität des Patienten entspricht Solche Schrittmacher sind an sich bekannt so daß es nicht erforderlich ist den elektronischen Aufbau eines solchen Schrittmachers im Detail zu erläutern.Referring also to Fig. 1, it can be seen that a circuit (40) is input with a ventricular rate (Rj) from the pulse rate detector (25) to calculate the PEP duration based on the measured cycle length using the formula mentioned above and so get a corrected PEP value for that frequency. This value is compared in a comparator (42) with the current PEP value measured in the circuit (32). The comparator (42) outputs an output signal to a line (44) when the measured PEP exceeds the expected PEP. As a result, the comparator (42) shows whether the measured PEP value is appropriate for the continuously measured heart rate. If this is not the case , a second input signal is applied to the AND gate (30). Thus, the AND gate (30) is activated when it is determined that the measured heart rate exceeds a predetermined reference value and at the same time the PEP is longer than the corrected PEP for it Frequency. If both of these conditions are met, a signal is emitted to a pulse generator (46) which generates stimulation pulses which are supplied to the heart chamber via the tip electrode (14) and thereby influence the heartbeat sequence. This tries to calm the heat and to bring the heart rate back to the frequency that corresponds to the degree of physiological activity of the patient. Such pacemakers are known per se, so that it is not necessary to explain the electronic structure of such a pacemaker in detail.

Da die physiologische Zunahme da Herzfrequenz immer von einer entsprechenden Abnahme da PEP-Dauer begleitet wird, kann daraus genauestem abgeleitet waden, daß - wenn eine hohe Hozfrequenz von einer relativ langen PEP-Dauer begleitet wird - die hohe Frequenz auf eine nicht-physiologische Tachycardie zurückzuführen ist, z. B. eine ventrikuläre Tachycardie aufgrund eines "re-entry-mechanism" (re-entry-Tachycardie).Since the physiological increase in heart rate is always accompanied by a corresponding decrease in PEP duration, the most accurate conclusion can be drawn that - if a high heart rate is accompanied by a relatively long PEP duration - the high frequency is due to a non-physiological tachycardia is, e.g. B. a ventricular tachycardia due to a " re-entry mechanism " (re-entry tachycardia).

Die Impedanzmessung im Herzen zur Bestimmung da PEP-Dauer ist nur ein Weg zur Messung da Länge da PEP. Alternative Wege sind eboiso möglich. Beispielsweise kann die im Gewebe durch den arteriellen Blutfluß erzeugte phasenweise Trübung durch einen Photoplethysmographen so gemessen waden, wie dies im Artikel von Raul Chirife: "Densitography: A New Method for Evaluation of Cardiac Performance At Rest and Düring Exercise”, veröffentlicht in der Zeitschrift "American Heart Journal", Band 83, Seite 493,1972 beschrieben ist Solch ein Sensor kann irgendwo in der Gegend oder Nachbarschaft des Impulsgenerators für so lange Zeit angeordnet werden, als lebensfähiges Gewebe zwischen der Lichtquelle, z. B. einer Infrarotlicht-imitierenden Diode, und einem Photodetektor vorhanden ist Um die Batterie zu schonen und elektrische Enagie zu sparen, kann vorzugsweise eine Fenstertechnik der Pulsdetektion angewandt werden, z. B. durch Betrieb der LED-Diode mit niedriger Frequenz.The impedance measurement in the heart to determine the PEP duration is only one way of measuring the length since PEP. Alternative routes are possible with eboiso. For example, the phased opacity produced in the tissue by arterial blood flow can be measured by a photoplethysmograph as described in Raul Chirife's article: "Densitography: A New Method for Evaluation of Cardiac Performance At Rest and Düring Exercise", published in the journal " American Heart Journal ", Volume 83, page 493, 1972. Such a sensor can be placed anywhere in the area or vicinity of the pulse generator for as long as viable tissue between the light source, e.g. B. an infrared light-imitating diode, and a photodetector is available In order to save the battery and save electrical energy, a window technique of pulse detection can preferably be used, for. B. by operating the LED diode at low frequency.

Eboiso kann ein geeignet angeordneter Druckmeßwandler in Festbauweise als Indikator für das Einsetzen des -4-Eboiso can use a suitably arranged pressure transducer in a fixed design as an indicator for the insertion of the -4-

AT396429B arteriellen Pulsschlages dienen, mit jener PEP-Dauer, die das Intervall zwischen dem Auftreten des elektrischen R-Wellen-Impulses und des Beginnes des mechanischen arteriellen Pulsschlages darstellt. Besser noch als ein Druckmeßwandler kann ein Durchflußmesser des Doppler-Typs über einer Arterie angebracht werden, z. B. über der Unterschlüsselbeinschlagader (arteria subclavicularis), wobei der Beginn des arteriellen Blutflusses dem Start der linken Ventrikel-Austreibung entsprichtAT396429B serve arterial pulse rate with that PEP duration, which represents the interval between the occurrence of the electrical R-wave pulse and the beginning of the mechanical arterial pulse rate. Even better than a pressure transducer, a Doppler type flow meter can be placed over an artery, e.g. B. above the subclavian artery (arteria subclavicularis), with the beginning of arterial blood flow corresponding to the start of the left ventricular expulsion

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel da Erfindung kann noch dadurch verbessert werden, daß die Diagnose einer Arrhythmie noch spezifischer durchgeführt wird, indem die Schlagfrequenz mit berücksichtigt wird, bei da die Herzfrequenz ansteigt und dadurch, daß dieser Faktor in den Erfassungs- und Bestimmungsalgorithmus mit eingebaut wird. Ferner kann eine Fibrillations-Erfassungslogik zur Iniziierung eines Herzschlages mit großer Amplitude zur Rückführung der Hoztätigkeit hin zu einem Sinusrhythmus eingebaut sein. Solch eine Anordnung ist in dem Blockdiagramm gemäß Fig. 2 dargestellt und hat einen Sensorkreis (50) für das Atrium (Vorhof; P-Welle) oder altonativ für den Ventrikel (Kammer; QRS-Welle), sowie einen damit verbunden»! Detektorkreis (52), der feststellen kann, ob eine P-Welle bzw. R-Welle vorhanden ist oder nicht. Ist eine solche Welle nicht vorhanden, dann kann der Stimulator zu jenem Schrittbetrieb (Schaltkreis (53)) zurückkehren, da entweda aus der AAI, VVI oder anderen Zwei-Kammer-Schrittmacher betriebsweise bestehen kann.The embodiment shown in Fig. 1 since the invention can be further improved by the fact that the diagnosis of an arrhythmia is carried out even more specifically by taking the beat frequency into account, since the heart rate increases and by the fact that this factor is included in the detection and determination algorithm is installed. Furthermore, fibrillation detection logic for initiating a heartbeat with a large amplitude for returning the activity to a sinus rhythm can be installed. Such an arrangement is shown in the block diagram according to FIG. 2 and has a sensor circuit (50) for the atrium (atrium; P-wave) or altonatively for the ventricle (chamber; QRS-wave), and a sensor connected to it! Detector circuit (52), which can determine whether a P-wave or R-wave is present or not. If such a wave is not present, the stimulator can return to that pacing mode (circuit (53)), since either the AAI, VVI or other two-chamber pacemaker may be operational.

Wenn eine P-Welle bzw. R-Welle durch den Detektorkreis (52) festgestellt wird, dann wird die P-zu-P (R-zu-R)-Zyklusl9nge des Schaltkreises (54) gemessen und eine vorbestimmte Anzahl von aufeinander folgoiden Intervallen, z. B. 6 Intervalle, aufaddiert und die gesamte Länge als Wert in einem A-Register (56) gespeichertIf a P-wave or R-wave is detected by the detector circuit (52), then the P-to-P (R-to-R) cycle length of the circuit (54) is measured and a predetermined number of successive intervals , e.g. B. 6 intervals, added and the entire length stored as a value in an A register (56)

Nach einer vorbestimmten, durch ein Zeitglied (58) verursachten Verzögoung (z. B via bis acht Zykluslängen) wird eine andere vorbestimmte Anzahl von P-zu-P oder R-zu-R-Zykluslängen aufsummiert und in einem B-Register (60) gespeichert Die Zeit der in dem B-Register gespeicherten Zykluslängen ist beabsichtigterweise größer als die in dem A-Register gespeicherte Anzahl. In Fig. 2 ist gezeigt, daß - wenn sechs Zykluslängen in dem A-Register gespeichert sind - acht Zykluslängen in dem B-Register gespeichert waden, und zwar auf die durch das Zeitglied (58) bestimmte Zeitverzögerung folgend. Nachfolgend werden die Inhalte des A-Registers (56) und des B-Registers (60) mittels eines Komparators (62) miteinanda verglichen. Wird festgestellt, daß der im A-Register gespeicherte Wert größer ist als jena im B-Register oder diesem Wat gleich ist, dann wird ein UND-Glied (64) teilweise freigegeben. Ist die Differenz zwischen den in den Registern (56), (60) gespeichoten Werten größa als 25 %, dann bedeutet dies, daß ein plötzlicha Wechsel aufgetreten ist Dies wird als abnorm am Ausgang des Komparators (62) diagnostiziert.After a predetermined delay caused by a timer (58) (e.g. via up to eight cycle lengths), another predetermined number of P-to-P or R-to-R cycle lengths is added up and stored in a B register (60) stored The time of the cycle lengths stored in the B register is intentionally greater than the number stored in the A register. In Fig. 2 it is shown that when six cycle lengths are stored in the A register, eight cycle lengths are stored in the B register following the time delay determined by the timer (58). The contents of the A register (56) and the B register (60) are then compared with one another by means of a comparator (62). If it is determined that the value stored in the A register is greater than that in the B register or is equal to this wat, then an AND gate (64) is partially released. If the difference between the values stored in registers (56), (60) is greater than 25%, this means that a sudden change has occurred. This is diagnosed as abnormal at the output of comparator (62).

Zur selben Zeit wird die Herzfrequenz in einem Komparator (66) mit einem voreingestellten Referenz-Grenzwert verglichen. Wird dieser Grenzwert überschritten, so wird eine Tachycardie diagnostiziert. Das UND-Glied (64) wird dann voll freigegeben, um den plötzlichen Beginn einer Tachycardie anzuzeigen.At the same time, the heart rate is compared in a comparator (66) with a preset reference limit. If this limit is exceeded, a tachycardia is diagnosed. The AND gate (64) is then fully released to indicate the sudden onset of tachycardia.

Simultan zur P-Wellen-Erfassung bzw. zur R-Wellen-Erfassung durch den Sensorkreis (50) wird mittels eines Pulsdetektors (67) da mechanische Pulsschlag erfaßt, da durch die Herztätigkeit hervorgerufen wird. In analoger Weise zur Behandlung des elektrischen P-P- bzw. R-R-Intervalles wird eine mechanische Puls-zu-Puls-Zykluslänge oder ein Puls-zu-Puls-Intervall mittels eines Schaltkreises (68) gemessen und eine vorbestimmte Zahl von Zykluslängen (cl) werden summiert und in einem C-Register (70) gespeichert. In einem Schaltkreis (73) wird überprüft, ob ein mechanischer Puls- oder Herzschlag an einem geeignet angeordneten Druckwertsensor auftritt. Ist dies der Fall, dann wird durch ein Zeitglied (72) eine vorbestimmte Verzögerung von einer gleichen Anzahl von Herzschlagzyklen durchgeführt, wie im Falle des Zeitgliedes (58). Sodann wird eine zweite vorbestimmte Anzahl von Pulsschlagintervallen aufsummiert und in einem D-Register (74) abgespeichertSimultaneously to P-wave detection or R-wave detection by the sensor circuit (50), a mechanical pulse beat is detected by means of a pulse detector (67), since it is caused by the cardiac activity. In a manner analogous to the treatment of the electrical PP or RR interval, a mechanical pulse-to-pulse cycle length or a pulse-to-pulse interval is measured by means of a circuit (68) and a predetermined number of cycle lengths (cl) are determined summed and stored in a C register (70). A circuit (73) checks whether a mechanical pulse or heartbeat occurs at a suitably arranged pressure value sensor. If this is the case, then a timer (72) carries out a predetermined delay of the same number of heartbeat cycles as in the case of the timer (58). A second predetermined number of pulse beat intervals is then added up and stored in a D register (74)

Ebenso wird eine Prüfung für die plötzliche Veränderung in einem Komparator (76) durchgeführt, um zu entscheiden, ob die Gesamtlänge der sechs Puls-zu-Puls-Zyklen, die im C-Register (70) gespeichot sind, größer ist als die Gesamtlänge der acht im D-Register (74) gespeichaten Zyklen. Ist dies der Fall, so ist dies ein Anzeichen für eine schnelle Frequenzzunahme der Hoztätigkeit und dient zur Bekräftigung der diagnostizierten Tachycardie. Elektrische Störeinflüsse wie Myopotentiale od. dgl. sind hiebei ausgeschaltetA sudden change test is also performed in a comparator (76) to determine whether the total length of the six pulse-to-pulse cycles stored in the C register (70) is greater than the total length of the eight cycles stored in the D register (74). If this is the case, this is a sign of a rapid increase in the frequency of wooden activity and serves to confirm the diagnosed tachycardia. Electrical interference such as myopotentials or the like are switched off

Im Falle der VVI-Betriebsweise, wenn ein A-V-Block während der supraventrikulären Tachycardie besteht d. h. wenn die ventrikuläre Schlagfrequenz beträchtlich niedriger ist als jene in der Vorkammer, wird über den Herzstimulator keine Cardioversion bewirkt sofern keine anders gehende Programmierung vorgenommen wurde. Anderseits wird durch einen plötzlichen Anstieg der P-Wellen-Frequenz zusammen mit einer ähnlichen Zunahme der mechanischen Pulsfrequenz teilweise ein UND-Glied (78) freigegeben, an dessen Ausgang das Auftreten des plötzlichen Beginnes einer Tachycardie signalisiert wird, was durch ein Signal mechanischen Ursprungs, nämlich die gemessene Pulsfrequenz bestätigt wird.In the case of VVI mode of operation, if there is an A-V block during supraventricular tachycardia d. H. If the ventricular beat rate is considerably lower than that in the antechamber, the cardiac stimulator will not cause cardioversion unless otherwise programmed. On the other hand, a sudden increase in the P-wave frequency together with a similar increase in the mechanical pulse frequency partially releases an AND gate (78), at the output of which the occurrence of the sudden onset of tachycardia is signaled, which is indicated by a signal of mechanical origin, namely the measured pulse frequency is confirmed.

Um zu entscheiden, ob der ermittelte und gemessene Rhythmus den physiologischen Anforderungen entspricht oder pathologischer Natur ist, ist in der Schaltung gemäß Fig. 2 auch eine Schaltungseinrichtung (80) zur Messung der pre-ejection-period (PEP) vorgesehen. Eine vorbestimmte Anzahl, im vorliegenden Fall sechs, von PEP-Zeitintervallen wird aufaddiert und in einem E-Regista (82) gespeichert. Das Verhältnis des PEP-Wertes zur Summe der sechs Zykluslängen wird durch Teilung des Inhaltes des E-Registers (82) durch den Inhalt des A-Registers (56) »halten, welches Ergebnis in einem F-Register (84) gespeichert wird, in welchem somit das Grundvahältnis PEP/CL gespeichert ist. -5-In order to decide whether the determined and measured rhythm corresponds to the physiological requirements or is pathological in nature, a circuit device (80) for measuring the pre-ejection period (PEP) is also provided in the circuit according to FIG. 2. A predetermined number, in the present case six, of PEP time intervals is added up and stored in an E-Regista (82). The ratio of the PEP value to the sum of the six cycle lengths is kept by dividing the content of the E register (82) by the content of the A register (56), which result is stored in an F register (84) which is the basic PEP / CL stored. -5-

AT396429BAT396429B

Nach der Messung der Summe der Vielzahl von PEPs und der Speicherung dieses Wertes in dem E-Register (82) und nach dem Ablaufen bzw. Überschreiten der Verzögerungsperiode (72) wird eine vorbestimmte größere Anzahl PEPS (z. B. acht) zur Ermittlung der Schlagfirequenz im Block (85) korrigiert, aufsummieit und in einem G-Register (86) gespeichertAfter measuring the sum of the plurality of PEPs and storing this value in the E-register (82) and after the delay period (72) has expired or been exceeded, a predetermined larger number of PEPS (e.g. eight) is used to determine the Strike fire sequence in block (85) corrected, summed up and stored in a G-register (86)

Sodann wird der Inhalt des G-Registers (86) durch den Inhalt des B-Registers (60) geteilt um wieder ein Grundverhältnis PEP zu Zykluslänge zu erhalten, welcher Quotient in einem H-Register (88) gespeichert wird. Dieser Wert wird durch den Komparator (89) mit dem Wert des F-Registers (84) verglichen und eine Entscheidung wird getroffen, ob eine signifikante Verkürzung der PEP-Dauer über eine relativ kurze Zeitdauer aufgetreten ist oder nicht Wenn festgestellt wird, daß der Inhalt des H-Registers größer ist als der Inhalt des F-Registers, dann weiß man, daß die Änderung der PEP-Dauer unter 25 % liegt so daß ein Signal auf der Leitung (90) erscheint die mit dem ersten Eingang eines UND-Gliedes (92) verbunden ist Der zweite Eingang des UND-Gliedes (92) ist mit dem Ausgang des UND-Gliedes (78) verbunden. Wie bereits erwähnt wird das UND-Glied (78) völlig freigegeben, wenn ein plötzlicher Beginn einer hohen Pulsfrequenz aufgetreten ist und festgestellt wird, daß die Herzfrequenz über eine vorbestimmte Grenzfrequenz hinaus ansteigt die ein Indikator für eine Tachycardie ist Somit wird, wenn jene Vorfälle auch von einem geringen Anstieg oder einer geringen Verkürzung der PEP-Dauer begleitet werden, was im Komparator (89) festgestellt wird, ein Impulsgenerator (94) aktiviert, welcher als Cardiovert-Generator wirkt und eine schnelle Folge von Impulsen (burst) zur Beruhigung des Herzens und zur Senkung der Pulsfrequenz auf einen dem physiologischen Zustand des Patienten zum betreffenden Zeitpunkt angemessenen Wert erzeugtThe content of the G register (86) is then divided by the content of the B register (60) in order to again obtain a basic ratio PEP to cycle length, which quotient is stored in an H register (88). This value is compared by the comparator (89) with the value of the F register (84) and a decision is made as to whether or not there has been a significant reduction in the PEP duration over a relatively short period of time if it is determined that the content of the H register is larger than the content of the F register, then you know that the change in the PEP duration is less than 25% so that a signal appears on line (90) which corresponds to the first input of an AND gate ( 92) is connected The second input of the AND gate (92) is connected to the output of the AND gate (78). As already mentioned, the AND gate (78) is fully released when a sudden onset of a high pulse rate has occurred and it is found that the heart rate rises above a predetermined cutoff rate which is an indicator of tachycardia accompanied by a slight increase or a slight decrease in the PEP duration, which is determined in the comparator (89), activates a pulse generator (94) which acts as a cardiovert generator and a rapid sequence of pulses (burst) to calm the heart and to reduce the pulse rate to a value appropriate to the physiological condition of the patient at the relevant time

Der Ausgangswert des Pulsdetektors (67) wird ferner in einem Speicher (96) gespeichert, wobei der Ausgang dieses Speichers (96) mit einem ersten Eingang eines EX-ODER-Gliedes (98) verbunden ist Der Ausgang des EX-ODER-Gliedes (98) ist mit dem ersten Eingang eines UND-Gliedes (100) verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Schaltkreises (73) verbunden ist Falls im Schaltkreis (73) kein Impuls festgestellt wird, wird das UND-Glied (100) völlig aktiviert und gibt ein Signal an den einen Eingang eines weiteren UND-Gliedes (102) ab, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des UND-Gliedes (64) verbunden ist Wie bereits erwähnt, wird das letztere UND-Glied (64) aktiviert, wenn eine plötzliche Zunahme der Schlagfrequenz des Herzens festgestellt wird und die resultierende Schlagfrequenz über einer Referenzfrequenz liegt die im Komparator (66) erzeugt wird.The output value of the pulse detector (67) is also stored in a memory (96), the output of this memory (96) being connected to a first input of an EX-OR gate (98). The output of the EX-OR gate (98 ) is connected to the first input of an AND gate (100), the second input of which is connected to the output of the circuit (73). If no pulse is detected in the circuit (73), the AND gate (100) is fully activated and outputs a signal to the one input of a further AND gate (102), the second input of which is connected to the output of the AND gate (64). As already mentioned, the latter AND gate (64) is activated when a sudden Increase in the heartbeat frequency is determined and the resulting beat frequency is above a reference frequency that is generated in the comparator (66).

Wie ersichtlich, wird das UND-Glied (102) vollständig aktiviert wenn die Herzfrequenz abnorm hoch ist und ein einmal vorhandener Puls verschwindet Solch ein Zustand weist auf eine ventrikuläre Fibrillation hin, wobei der Ausgang des UND-Gliedes (102) benutzt wird, um einen Defibrillator-Kreis (104), also den einen zur Beseitigung der Heizrhythmusstörung zu triggern, um einen Gleichstrom-Defibrillations-Schock zu verursachen, der dem Herzen z. B. zwischen einer Tafel- oder Pflasterelektrode und einer indifferenten Elektrode zugeführt wird.As can be seen, the AND gate (102) is fully activated when the heart rate is abnormally high and a pulse, once present, disappears. Such a condition indicates ventricular fibrillation, the output of the AND gate (102) being used to control a Defibrillator circuit (104), so to trigger the one to eliminate the heating rhythm disturbance in order to cause a DC defibrillation shock that z. B. is fed between a table or plaster electrode and an indifferent electrode.

Wenn entweder der einen Cardioversionskreis bildende Impulsgenerator (94) oder der Defibrillator-Kreis (104) aktiviert wird, was durch die Schaltkreise (103) bzw. (105) bestimmt wird, dann wird ein ODER-Kreis (106) aktiviert um eine Wiederholung der Entladung zu ermöglichen, wenn die im Komparator (166) überprüfte und untersuchte elektrische (QRS) Schlagfrequenz hoch bleibt Die Zahl der nachfolgenden Defibrillator-Schocks oder Cardioversions-Salven (bursts) kann durch Programmierung eingestellt werden.If either the cardioversion circuit forming pulse generator (94) or the defibrillator circuit (104) is activated, which is determined by the circuits (103) and (105), then an OR circuit (106) is activated to repeat the Enable discharge if the electrical (QRS) beat frequency checked and examined in the comparator (166) remains high. The number of subsequent defibrillator shocks or cardioversion bursts (bursts) can be set by programming.

Aus Fig. 2 ist «sichtlich, daß die grundlegende Diagnose der pathologischen Tachycardie durch Überprüfung eines Anstieges der Schlagfrequenz über die zuvor zugrundegelegte Referenzfrequenz «zielt wird, wenn dies nicht mit einer gleichzeitigen Verkürzung eines PEP-Intervalls einhergeht. Dies wird durch gleichzeitige Üb«wachung der mechanischen Pulsfrequenz bestätigt Darüberhinaus wird der Grad der Schlagfrequenzänderung und des Grades der PEP-Änderung auch in dem Algorithmus mitberücksichtigt um die Zuverlässigkeit der Entscheidung zu verbessern, ob die Cardioversion iniziiert werden soll, weil die sensorisch ermittelte Tachycardie pathologisch ist oder ob auf die Anwendung einer Cardioversions-Salve verzichtet werd«i soll, weil eine physiologische Tachycardie erkannt wird.It is evident from FIG. 2 that the basic diagnosis of pathological tachycardia is aimed at checking an increase in the beat frequency above the reference frequency on which it was based if this is not accompanied by a simultaneous shortening of a PEP interval. This is confirmed by simultaneous monitoring of the mechanical pulse rate. Furthermore, the degree of change in stroke rate and the degree of change in PEP are also taken into account in the algorithm in order to improve the reliability of the decision as to whether the cardioversion should be initiated because the sensed tachycardia is pathological or whether a cardioversion salvo should not be used because a physiological tachycardia is recognized.

Ferner ist auch vorteilhaft daß die Zahl der Zyklusläng«i, die gemessen und in den Regist«n (56) und (60) gespeichert w«den, ebenso wie die Pulszykluslängen, die in den Registern (70) und (74) gespeichert werden, programmiert werden können. Dies ermöglicht es, den Algorithmus auf die besondere Art der bei den verschiedenen Patienten festgestellt«! Rhythmusstörungen einzustellen und zu optimieren. Für einen Fachmann ist leicht ersichtlich, wie der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Algorithmus unter Verwendung integrierter Schaltkreise realisiert werden kann. Es ist daher nicht erforderlich, die geeignete Elektronik zur Durchführung der Intervall-Meßschritte, der Summation der Zykluslängen, des Vwgleiches der gespeicherten Werte od. dgl. im Detail zu beschreiben.It is also advantageous that the number of cycle lengths that are measured and stored in registers n (56) and (60), as well as the pulse cycle lengths that are stored in registers (70) and (74) , can be programmed. This enables the algorithm to be determined in a special way in the different patients «! Adjust and optimize rhythm disorders. One skilled in the art can easily see how the algorithm shown in FIGS. 1 and 2 can be implemented using integrated circuits. It is therefore not necessary to describe in detail the suitable electronics for carrying out the interval measuring steps, the summation of the cycle lengths, the comparison of the stored values or the like.

Selbstverständlich können die in den Ausführungsbeispielen dargestellten elektrischen Schaltkreise vielfach abgeändert und variiert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. -6-Of course, the electrical circuits shown in the exemplary embodiments can be modified and varied many times without leaving the scope of the invention. -6-

Claims (4)

AT 396 429 B PATENTANSPRÜCHE 1. Herzschrittmacher mit einer Vorrichtung zur Erkennung von Tachycardie zwecks Einleitung von Maßnahmen zur Cardioversion vor allem im Falle einer pathologischen und nicht physiologischen Tachycardie, gekenn· zeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen: £0 eine Einrichtung zur Messung der Pulsfrequenz und zur Erzeugung eines ersten dazu proportionalen Steuersignals; b) eine Einrichtung zum Vergleich dieses ersten Steuersignals mit einer vorher festgelegten Refeienzfiequenz für den Patienten und zur Erzeugung eines zweiten Steuersignals für den Fall, daß das erste Steuersignal die vorher festgelegte Referenzfrequenz Übersteigt; c) eine Einrichtung zur Messung der pre-ejection-period (PEP) des Herzens und zur Erzeugung eines dritten dazu proportionalen Steuersignals; φ einen Komparator zum Vergleich des dritten Steuersignales mit einem vierten Steuersignal, das einem korrigierten Wert des PEP-Intervalls proportional ist, das auf der momentanen Herzfrequenz des Patienten basiert, und zur Erzeugung eines fünften Steuersignals, falls das dritte Steuersignal den Wert des vierten Steuersignales übersteigt; e) eine Einrichtung (z. B. ein UND-Glied) zum Feststellen der Koinzidenz des zweiten und fünften Steuersignals zwecks Einleitung einer Cardioversion.AT 396 429 B PATENT CLAIMS 1. Cardiac pacemaker with a device for recognizing tachycardia for the purpose of initiating measures for cardioversion, especially in the case of pathological and non-physiological tachycardia, characterized by the combination of the following measures: £ 0 a device for measuring the pulse rate and to generate a first control signal proportional thereto; b) means for comparing this first control signal with a predetermined reference frequency for the patient and for generating a second control signal in the event that the first control signal exceeds the predetermined reference frequency; c) a device for measuring the pre-ejection period (PEP) of the heart and for generating a third control signal proportional thereto; φ a comparator for comparing the third control signal with a fourth control signal, which is proportional to a corrected value of the PEP interval, which is based on the patient's current heart rate, and for generating a fifth control signal if the third control signal exceeds the value of the fourth control signal ; e) a device (e.g. an AND gate) for determining the coincidence of the second and fifth control signals in order to initiate a cardioversion. 2. Herzschrittmacher zur Bekämpfung von Tachyrhythmusstörungen unter Erzeugung von Impulsfolgen zur Cardioversion für das Herz eines Patienten im Falle des Auftretens und Erkennens von pathologischer Tachycardie, mit einer mit dem Herz des Patienten verbundenen Einrichtung zum Messen der bestehenden Pulsfrequenz, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen: a) eine an die Einrichtung zum Messen der Pulsfrequenz angeschlossene Einrichtung zum Vergleich dieser Pulsfrequenz mit einem für den Patienten zuvor festgelegten Referenzwert, wobei ein Komparator anzeigt, ob die gemessene Pulsfrequenz die zuvor festgelegte Referenzfrequenz übersteigt; b) eine Einrichtung zum Messen der pre-ejection-period (PEP) des Herzens; c) eine auf diese Einrichtung zum Messen der PEP ansprechende Anzeigeeinrichtung zur Anzeige, ob der gemessene Wert der PEP einen korrigierten PEP-Wert übersteigt, welcher der vorliegenden Pulsfrequenz des Patienten entspricht; und d) eine mit dem Komparator und der Anzeigeeinrichtung verbundene Einrichtung zur Erzeugung von Impuls-mustern zur Cardioversion in Abhängigkeit davon, ob die gemessene Pulsfrequenz die vorher bestimmte Referenzfrequenz übersteigt und davon, ob die gemessene PEP den erwarteten Wert überschreitet.2. Cardiac pacemaker for combating tachy rhythm disturbances by generating pulse sequences for cardioversion for the heart of a patient in the event of occurrence and detection of pathological tachycardia, with a device connected to the patient's heart for measuring the existing pulse rate, characterized by the combination of the following measures: a) a device connected to the device for measuring the pulse frequency for comparing this pulse frequency with a reference value previously determined for the patient, a comparator indicating whether the measured pulse frequency exceeds the previously defined reference frequency; b) means for measuring the pre-ejection period (PEP) of the heart; c) a display device responsive to this device for measuring the PEP for displaying whether the measured value of the PEP exceeds a corrected PEP value which corresponds to the patient's present pulse rate; and d) a device connected to the comparator and the display device for generating pulse patterns for cardioversion depending on whether the measured pulse frequency exceeds the previously determined reference frequency and whether the measured PEP exceeds the expected value. 3. Herzschrittmacher zur Bekämpfung von Tachyrhythmusstörungen, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Impulsmustem zur Cardioversion im Falle des Auftretens und Erkennens von pathologisch» Tachycardie, und mit einer mit dem Herz des Patienten verbundenen Einrichtung zur Messung der momentanen Pulsfrequenz, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen: a) eine Einrichtung zur Erkennung der Pulsfrequenzänderung, welche mit ein» Meßeinrichtung zur Bestimmung des relativen Anstieges der Pulsfrequenz über ein vorbesümmtes-Zeitintervall in Verbindung steht; b) einen ersten Komparator, der mit einer Meßeinrichtung zum Vergleich der momentanen Pulsfrequenz mit einer vorher festgelegten Referenzfrequenz des Patienten verbunden ist, wobei dieser erste Komparator ein Signal erzeugt, wenn die gemessene Pulsfrequenz die vorher festgelegte Referenzfrequenz übersteigt; c) ein UND-Glied zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn der erste Komparator das Anzeigesignal »zeugt und die Meßeinrichtung zur Feststellung der Frequenzänderung eine Änderung mißt, die einen vorbestimmten Wertüb»steigt; d) eine Einrichtung zur Messung der pre-ejection-period (PEP) des Herzens; e) einen zweiten Komparator, der auf die Meßeinrichtung für die PEP anspricht und anzeigt, ob die gemessene PEP einen »warteten Wert für die Pulsfrequenz des Patienten übersteigt; f) eine mit dem UND-Glied und dem zweiten Komparator verbundene Einrichtung zur Erzeugung von Impulsmustem zur Cardioversion für den Fall, daß das UND-Glied ein entsprechendes Ausgangssignal »zeugt und die gemessene PEP den »warteten Wert übersteigt. -7- AT 396 429 B3. Cardiac pacemaker for combating tachy rhythm disorders, with a device for generating pulse patterns for cardioversion in the event of the occurrence and detection of pathological »tachycardia, and with a device connected to the patient's heart for measuring the current pulse rate, characterized by the combination of the following measures : a) a device for detecting the pulse rate change, which is connected to a »measuring device for determining the relative increase in the pulse rate over a pre-prone time interval; b) a first comparator which is connected to a measuring device for comparing the instantaneous pulse frequency with a predetermined reference frequency of the patient, this first comparator generating a signal when the measured pulse frequency exceeds the predetermined reference frequency; c) an AND gate for generating an output signal when the first comparator generates the display signal and the measuring device measures a change to determine the change in frequency which increases a predetermined value; d) a device for measuring the pre-ejection period (PEP) of the heart; e) a second comparator, which responds to the measuring device for the PEP and indicates whether the measured PEP exceeds a "waited value for the patient's pulse rate; f) a device connected to the AND gate and the second comparator for generating pulse patterns for cardioversion in the event that the AND gate generates a corresponding output signal and the measured PEP exceeds the expected value. -7- AT 396 429 B 4. Herzschrittmacher zur Bekämpfung von Tachyrhythmusstörungen mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Impulsfolgen zur Cardioversion im Falle des Auftretens und Eikennens pathologischer Tachycardie, und mit einer Meßeinrichtung zum Feststellen eines Herz-Depolarisationssignals, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen: 5 a) eine mit der Meßeinrichtung in Verbindung stehende erste Einrichtung zur Messung der gesamten Zykluslänge innerhalb einer ersten vorbestimmten Zahl aufeinanderfolgender Herz-Depolarisations-Signale; b) eine mit dieser Meßeinrichtung in Verbindung stehende zweite Meßeinrichtung für die Messung der gesamten Zykluslänge innerhalb einer zweiten vorbestimmten Anzahl aufeinanderfolgender Depolarisationssignale, 10 wobei die zweite Anzahl großer ist als die erwähnte erste Anzahl und wobei die zweite Messung gegenüber der ersten Messung um eine vorbestimmteZeit verzögert ist; c) ein erster Komparator zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn der Wert da* ersten Messung den Wert der zweiten Messung übersteigt; φ ein zweiter Komparator zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn die Frequenz, bei welcher die Herz-15 Depolarisationssignale gemessen wurden, eine voibestimmte Referenzfrequenz übersteigt; e) ein erstes UND-Glied, das die Ausgangssignale des ersten und zweiten Komparators empfängt und ein Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn die jeweiligen Ausgänge des ersten und zweiten Komparators gleichzeitig aktiviert sind; f) eine Meßeinrichtung für die pre-ejection-period (PEP) zur Messung des Intervalles der PEP des Heizens; 20 g) eine mit der Einrichtung zur Messung der gesamten Zykluslänge und mit der Meßeinrichtung für die PEP verbundene Einrichtung zur Messung einer Änderung der Länge der PEP bei einer Änderung der Zykluslänge; h) eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsfolgen zur Cardioversion mit einem vorbestimmten elektrischen Impulsmuster zur Stimulation des Herzens; i) ein weiteres UND-Glied zur Verbindung der Einrichtung zur Erzeugung des Impulsmusters mit dem Ausgang 25 des eisten UND-Gliedes und der Einrichtung zur Erkennung einer Längenänderung der PEP. 30 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -8-4. Cardiac pacemaker for combating tachy rhythm disorders with a device for generating pulse sequences for cardioversion in the event of occurrence and knowing pathological tachycardia, and with a measuring device for determining a cardiac depolarization signal, characterized by the combination of the following measures: 5 a) one with the measuring device communicating first means for measuring the total cycle length within a first predetermined number of consecutive cardiac depolarization signals; b) a second measuring device connected to this measuring device for measuring the entire cycle length within a second predetermined number of successive depolarization signals, 10 the second number being greater than the mentioned first number and the second measurement being delayed by a predetermined time compared to the first measurement is; c) a first comparator for generating an output signal when the value da * first measurement exceeds the value of the second measurement; φ a second comparator for generating an output signal when the frequency at which the cardiac 15 depolarization signals were measured exceeds a predetermined reference frequency; e) a first AND gate which receives the output signals of the first and second comparators and generates an output signal only when the respective outputs of the first and second comparators are activated at the same time; f) a measuring device for the pre-ejection period (PEP) for measuring the interval of the PEP of the heating; 20 g) a device connected to the device for measuring the total cycle length and to the measuring device for the PEP for measuring a change in the length of the PEP when the cycle length changes; h) a device for generating pulse sequences for cardioversion with a predetermined electrical pulse pattern for stimulating the heart; i) a further AND gate for connecting the device for generating the pulse pattern to the output 25 of the ice AND gate and the device for detecting a change in length of the PEP. 30 Including 2 sheets of drawings -8-